(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセンサから構成される受信センサアレイで受信された受信信号を処理する広帯域信号処理システムにおいて、
上記受信信号を複数の周波数帯域に分割し、各周波数帯域について、複数の異なる方位に対する整相出力を得る整相手段と、
各周波数帯域毎に、方位方向の整相出力に関して、注目出力信号と、上記注目出力信号の周囲の信号である比較出力信号との関数により求められる値を重みとしてランク検出処理を行う第１の重み付きランク検出手段と、
上記第１の重み付きランク検出手段により求められた重み付きランク検出出力を、方位毎に、複数の周波数帯域について累加する帯域累加手段と
を備えることを特徴とする広帯域信号処理システム。
【請求項２】
上記帯域累加手段により求められた帯域累加結果を受け取り、方位方向の上記帯域累加結果に関して、上記注目出力信号と上記比較出力信号との関数により求められる値を重みとして、ランク検出処理を行う第２の重み付きランク検出手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の広帯域信号処理システム。
【請求項３】
上記帯域累加手段から上記帯域累加結果を受け取ると共に、上記第２の重み付きランク検出手段から累加後重み付きランク検出出力とを受け取り、上記帯域累加結果及び累加後重み付きランク検出出力のそれぞれに対して重みを付与した後、重み付与後の出力を加算したものを出力結果として出力する強調調整手段を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の広帯域信号処理システム。
【請求項４】
各方位毎に、周波数帯域方向の整相出力に関して、上記注目出力信号と上記比較出力信号との関数により求められる値を重みとしてランク検出処理を行う第３の重み付きランク検出手段と、
上記第１の重み付きランク検出手段からのランク検出出力及び上記第３の重み付きランク検出手段からのランク検出出力のそれぞれに重みを付与した後、重み付与後の出力を加算したものを出力結果として、上記帯域累加手段に与える選択手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の広帯域信号処理システム。
【請求項５】
上記第１の重み付きランク検出手段、上記第２の重み付きランク検出手段及び上記第３のランク検出手段は、上記注目出力信号の信号レベルと上記比較出力信号の信号レベルとに基づく関数から求められる値を重みとするランク検出処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の広帯域信号処理システム。
【請求項６】
上記比較出力信号は、上記注目出力信号から所定の空き間隔を設けた信号とすることを特徴とする請求項５に記載の広帯域信号処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域信号処理システムに関するものである。本発明は、例えば、ソーナーシステムにおいて、整相出力の周波数−方位スペクトルを周波数方向に累加し、方位−レベルスペクトルの出力を得る広帯域信号システムに適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ソーナーシステム等では、広帯域信号処理システムが適用されているものがある（非特許文献１、非特許文献２参照）。
【０００３】
広帯域信号処理システムは、例えば、直線又は円弧上等に、配置された複数の音響センサで受信した音響信号を解析し、有効な音響信号の発信元であるターゲットの方位等を取得したり、若しくは、各方位毎に有効な音響信号のレベル情報（信号強度情報）を取得したりすることができる。そして、これら方位やレベル情報等に基づいて、オペレータにターゲットの方位等を認識しやすい方法で提供する。
【０００４】
図２は、従来の広帯域信号処理システムによる処理の動作を示すフローチャートである。
【０００５】
例えば複数の音響センサが音響信号を受信する。複数の音響センサからのセンサ出力は整相処理される（Ｓ９１）。従来、整相処理では、センサ出力信号を、例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等により複数の周波数帯域信号に変換し、各周波数帯域信号について、複数の異なる方位に対する整相出力（周波数及び方位の関数）を求める。そして、各方位の整相出力は、各方位毎に、周波数方向に累加され、処理出力（方位の関数）を得る（Ｓ９２）。
【０００６】
なお、各方位毎に、周波数方向の累加を行う際、処理出力のＳＮＲ（信号雑音比）を向上させるために、上記各整相出力にある一定傾斜の周波数特性を付与した後、周波数方向の累加を行う方法もある。
【０００７】
上記のようにして求められた累加結果は、表示部等の出力装置や方位情報を利用して解析等を行う装置などに与えられる。出力装置等は、上記累加結果を用いて、オペレータが認識しやすい方法で表示する。例えば、出力装置等は、横軸を方位とし、縦軸を累加結果としたスペクトルを表示したり、また例えば、時間を縦軸とし、方位情報として横軸として、累加結果を濃淡表示したりする。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｒｏｂｅｒｔ  Ｅ．  Ｚａｒｎｉｃｈ、「Ａ  Ｆｒｅｓｈ  Ｌｏｏｋ  ａｔ‘Ｂｒｏａｄｂａｎｄ’Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｓｏｎａｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ａｒｒａｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ（ＡＳＡＰ‘９９），ＭＩＴ：ＬＬ，Ｍａｒｃｈ，ｐｐ．９１２−１０４（１９９９）
【非特許文献２】Ｓｈｅｆｅｎｇ  Ｙａｎ  ａｎｄ  Ｙｕａｎｌｉａｎｇ  Ｍａ、「Ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｂｒｏａｄｂａｎｄ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ  ａｎｄ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｗｉｔｈ  ｒｅａｌ  ｄａｔａ」、Ａｃｏｕｓｔ．Ｓｃｉ．＆Ｔｅｃｈ，２５，１，ｐｐ．７３−７６（２００４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来技術を用いる場合、各方位毎に、周波数方向に整相出力を累加するとき、微弱な信号が周波数帯域の異なる強い信号に埋もれてしまう場合がある。
【００１０】
図３は、従来技術の広帯域信号処理による処理結果を示す概念図である。図３（Ａ）は、整相処理後の周波数−方位スペクトルである。図３（Ａ）の周波数−方位スペクトルでは、信号Ａ、信号Ｂ及び信号Ｃの３個が存在していることを示している。
【００１１】
図３（Ａ）に示すように、信号Ａは、信号レベルが高いため、背景雑音が高いときでも、信号の存在を確認することができ、又周波数方向の累加後の累加結果でも、信号の存在を確認することができる（図３（Ｂ）参照）。
【００１２】
一方、信号Ｃは、図３（Ａ）に示すように、整相処理後の周波数−方位スペクトルでは、信号の存在を確認することができる。しかし、図３（Ｂ）に示すように、信号レベルが信号Ａよりも小さいので、周波数方向の累加により、信号Ｃは信号Ａに埋もれてしまうことがある。また、背景雑音が高いときも、信号Ｃは存在を確認できないときもある。
【００１３】
信号Ｂは、信号レベルが特に大きいものではないが、信号Ｂよりも信号レベルの大きい信号が周囲に存在しない。そのため、周波数方向の累加後の処理出力でも、信号Ｂの存在が認識できる。
【００１４】
このように、従来処理においては、微弱な信号（図３における信号Ｃ）が、周波数方向の累加後に他のレベルの高い信号（図３における信号Ａ）または背景雑音に埋もれてしまい、方位−レベルスペクトルにおいて認識できないという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は、方位−レベルスペクトルにおいて微弱な信号を検出できるように、整相出力における周波数方向の等化処理を行う広帯域信号処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
かかる課題を解決するために、本発明の広帯域信号処理システムは、複数のセンサから構成される受信センサアレイで受信された受信信号を処理する広帯域信号処理システムにおいて、（１）受信信号を複数の周波数帯域に分割し、各周波数帯域について、複数の異なる方位に対する整相出力を得る整相手段と、（２）各周波数帯域毎に、方位方向の整相出力に関して、注目出力信号と、注目出力信号の周囲の信号である比較出力信号との関数により求められる値を重みとしてランク検出処理を行う第１の重み付きランク検出手段と、（３）第１の重み付きランク検出手段により求められた重み付きランク検出出力を、方位毎に、複数の周波数帯域について累加する帯域累加手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、受信センサアレイからの微弱な信号であっても検出することができる。その結果、方位−レベルスペクトルにおいて微弱な信号も認識できるように出力できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態の広帯域信号処理装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図２】従来の広帯域信号処理システムによる処理の動作を示すフローチャートである。
【図３】従来技術の広帯域信号処理による処理結果を示す概念図である。
【図４】第１の実施形態の広帯域信号処理の動作を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態の重み付きランク検出器における処理を説明する説明図である。
【図６】従来技術による、ソーナー疑似背景雑音に対する広帯域信号処理の結果を示す図である。
【図７】従来技術による、３個の疑似信号をソーナー疑似背景雑音に重畳した場合の広帯域信号処理の結果を示す図である。
【図８】第１の実施形態による広帯域信号処理の結果を示す図である。
【図９】第２の実施形態の広帯域信号処理装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図１０】第２の実施形態の広帯域信号処理の動作を示すフローチャートである。
【図１１】第２の実施形態による広帯域信号処理の結果を示す図である。
【図１２】第３の実施形態の広帯域信号処理装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図１３】第３の実施形態の広帯域信号処理の動作を示すフローチャートである。
【図１４】変形実施形態の広帯域信号処理装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（Ａ）第１の実施形態
以下では、本発明の広帯域信号処理システムの第１の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態の広帯域信号処理装置の機能的な構成を示すブロック図である。図１において、第１の実施形態の広帯域信号処理装置１Ａは、音響信号を受信する音響センサアレイ１１、整相部１２、重み付きランク検出器１３、帯域累加部１４を少なくとも有して構成される。
【００２１】
第１の実施形態の広帯域信号処理装置１Ａは、音響センサアレイ１１を除いた全て又は一部の構成要素を、ＣＰＵと、ＣＰＵが実行するプログラム（必要なデータを含む）で実現してもよいし、又は全ての構成要素をハードウェアによって実現してもよい。
【００２２】
整相部１２は、音響センサアレイ１１から出力された音響信号を、複数の周波数帯域の信号に変換し、各周波数帯域について、複数の異なる方位の整相出力を求めるものである。
【００２３】
例えば、整相部１２は、従来と同様に、入力された音響信号に対して整相処理を行うものである。例えば、整相部１２は、音響信号を高速フーリエ変換（ＦＴＴ）等により、周波数帯域信号に変換し、周波数帯域毎に、各チャネルの位相調整を行い、空間サンプリング定理を満たす方位間隔で、相対方位の整相出力を算出する。整相出力ｂ（ｆ，θ）は、周波数ｆ及び方位θの関数である。
【００２４】
重み付きランク検出器１３は、各周波数帯域毎に、整相出力に対して重み付きランク検出処理を行うものである。また、重み付きランク検出器１３は、各周波数帯域のランク検出器出力を帯域累加部１４に与えるものである。重み付きランク検出器１３が行う処理の詳細な説明は、動作の項で行う。
【００２５】
帯域累加部１４は、重み付きランク検出器１３から重み付きランク検出器出力を入力し、重み付きランク検出器出力から、所定の周波数帯域の出力のみを抽出し、方位毎に、抽出した重み付きランク検出器出力を周波数方向に累加するものである。また、帯域累加部１４は、各方位毎の、周波数方向の累加結果を、後段の表示部に出力するものである。
【００２６】
なお、表示部は、従来技術と同様に、例えば、横軸を方位とし、縦軸を累加結果としたスペクトルを表示したり、時間を縦軸とし、方位情報を横軸として、累加結果を濃淡表示したりする。
【００２７】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態の広帯域信号処理の動作を、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図４は、第１の実施形態の広帯域信号処理装置１Ａにおける広帯域信号処理の動作を示すフローチャートである。
【００２９】
まず、音響センサアレイ１１からのセンサ出力信号（音響信号）は、整相部１２に与えられる。整相部１２では、従来技術と同様にして、センサ出力信号を複数の周波数帯域に変換して、各周波数帯域について、複数の異なる方位の整相出力（周波数及び方位の関数）が求められる（Ｓ１１）。整相部１２により求められた各整相出力は、重み付きランク検出器１３に与えられる。
【００３０】
重み付きランク検出器１３では、整相出力に対して、周波数方向の累加用重み付きランク検出器処理が行われる（Ｓ１２）。そして、重み付きランク検出器１３からの各ランク検出器出力は、帯域累加部１４に与えられる（Ｓ１３）。
【００３１】
ここで、重み付きランク検出器１３における処理を詳細に説明する。従来、例えばレーダ信号処理において、ランク検出器が用いられている。例えば、従来、ランク検出器は、ある注目するレーダ受信機出力信号の信号レベルとそれに前後する信号レベルとの大小比較を行う。そこで、まず、レーダ信号処理において用いられる従来のランク検出器の処理を簡単に説明する。
【００３２】
例えば、レーダ信号処理で用いられる従来のランク検出器は、次の式によって、ランク検出器出力Ｒｋを出力する。
【数１】
0005691753.tif 000002
【００３３】
ここで、Ｘｋは、時刻番号ｋにおけるレーダ受信機出力である。Ｕ（ｘ）は、ｘが０以上のとき「１」とし、ｘが０より小さいとき「０」とする関数である。ｎは、Ｘｋと大きさを比較する、時刻番号ｋに前後する時刻番号のレーダ受信機出力の出力数である。
【００３４】
上記式（１）により、従来のランク検出器は、時刻番号ｋのレーダ受信機出力信号Ｘｋの信号レベルと、それに前後するｎ個のレーダ受信機出力信号の信号レベルと比較して、その大小比較結果を求めることができる。
【００３５】
次に、第１の実施形態の重み付きランク検出器１３による処理を説明する。重み付きランク検出器１３は、次のようにして、周波数方向の累加用重み付きランク検出器処理を行う。
【００３６】
図５は、第１の実施形態の重み付きランク検出器１３における処理を説明する説明図である。図５では、ある周波数について、方位方向の整相出力に対する重み付きランク検出処理を示す。図５では、ある周波数における各方位の出力信号単位（処理単位）をセルとも呼ぶ。
【００３７】
ここで、重み付きランク検出器１３は、重み付きランク検出器処理を行う前処理として、整相出力の方位方向のデータの数を合わせる。例えば、重み付きランク検出器１３は、整相出力における方位方向の両端に、ランク検出器処理のためのデータを付加する方法を用いる。
【００３８】
例えば、整相処理が全周（全方位）で実施された場合は、整相出力が方位方向に関して循環しているので、ある時刻の全方位のデータの一端に他端のデータをランク検出処理に必要な数だけ付加する。また例えば、整相処理が特定の方位範囲でのみ実施されている場合は、全方位のデータ数とするときには、特定の方位範囲の一端から全方位のデータ数を満たすまでの必要なデータ数だけ、その一端のデータを付加する。また特定の方位範囲の他端についても同じように必要なデータ数だけ、その他端のデータを付加する。
【００３９】
例えば、図５は、ある周波数（ｊ番目の周波数）の方位方向の整相出力とする。重み付きランク検出器１３は、例えば式（２）に従って、ｋ番目方位、ｊ番目周波数の重み付きランク検出器出力Ｒｊ，ｋを求める。
【数２】
0005691753.tif 000003
【００４０】
ここで、Ｕ（ｘ）は、ｘが０以上のとき「１」とし、ｘが０より小さいとき「０」とする関数である。
【００４１】
ｋは、注目方位番号（注目セル番号とも呼ぶ）である。Ｘｊ，ｋは、ｊ番目の周波数，ｋ番目の方位の整相出力パワーである。
【００４２】
ｍは、空きセル数である。第１の実施形態では、ｍは、注目セル番号から方位方向又はその逆方向の片側方向のセル数とする。ｍは、整相処理におけるビーム幅に応じて設定するパラメータである。例えば、ｍは、ビーム幅と同程度の空きセル数となるように決定する。
【００４３】
Ｎは、比較セル数である。Ｎについても、ｍと同様に、注目セル番号から方位方向又はその逆方向の片側方向のセル数とする。
【００４４】
ｍ及びＮは、整相処理の特性に合わせて設定することができる処理パラメータである。
【００４５】
Ｎについては、値を大きくすることによって、存在している目標が少ない場合は信号が強調される。しかしながら、多数の目標が存在している場合は、重み付きランク検出器出力が、方位方向に平均化されたような結果が得られることになる。したがって、Ｎの値はあまり大きくしないほうが、微小な信号を検出しやすい。
【００４６】
また、式（２）では、重みとして、注目セル出力と比較セル出力との差の絶対値を用いている。この周波数方向の累加用重み付きランク検出器処理によって、ｊ番目周波数の整相出力の絶対値が周囲からの飛び出し量へ変換される。
【００４７】
重み付きランク検出器１３は、この処理を周波数方向の累加する全ての周波数に対して適用する。これにより、整相出力を周波数方向に関して等化することとなる。この結果、従来技術では周波数方向の累加によって埋もれてしまっていた微弱な信号が、検出されやすくなる。
【００４８】
次に、第１の実施形態の広帯域信号処理装置１による実施結果について図面を用いて説明する。
【００４９】
図６は、ソーナー疑似背景雑音に対する、従来技術による広帯域信号処理の結果を示す図である。図６（Ａ）は、ある時刻（例えば時間６００）における整相出力の結果である。図６（Ａ）では、方位番号を横軸とし、縦軸を周波数番号とする。また、図６（Ｂ）は、周波数番号１から１８０までの従来技術による広帯域信号処理の結果を示す図であり、方位番号を横軸とし、時間を縦軸としている。図６において、色が濃いほど、信号強度が高いことを示す。
【００５０】
図７は、図６（Ａ）のソーナー疑似背景雑音に、疑似信号を重畳したときの、従来技術による広帯域処理の結果である。
【００５１】
図７（Ａ）は、ソーナー疑似背景雑音に、３個の疑似信号を重畳したときの整相出力を示す。図７（Ａ）において、重畳した３個の疑似信号は、以下の性質を持つものである。
【００５２】
（１）疑似狭帯域信号１：方位番号１００、周波数番号１００
（２）疑似狭帯域信号２：方位番号４０、周波数番号２０
（３）疑似広帯域信号１：方位番号２０、周波数番号１〜１８０
図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）は、従来の方法により、方位−時間（方位−レベルスペクトル）を示す図である。色が濃いほど、信号レベルが高いことを示す。
【００５３】
図７（Ｂ）は、上記３個の疑似信号をソーナー疑似背景雑音に重畳した整相出力の広帯域信号処理の結果である。また、図７（Ｃ）は、ソーナー疑似背景雑音のみに対して広帯域信号処理を行ったときの結果である。
【００５４】
図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）において、３個の疑似信号が存在する方位番号「２０」、「４０」、「１００」の信号レベルを比較する。図７（Ｂ）の方位番号「２０」、「４０」、「１００」の信号レベルを見ても、図７（Ｃ）のそれらと大きな違いがなく、３個の疑似信号の存在を認識することができない。
【００５５】
一方、図８は、第１の実施形態による広帯域信号処理の結果である。図８（Ａ）は、図７（Ａ）のソーナー疑似背景雑音のみに対して広帯域信号処理を行ったときの結果である。図８（Ｂ）は、図７（Ａ）に示すソーナー疑似背景雑音に、上記３個の疑似信号を重畳した整相出力の広帯域信号処理の結果である。また、図８（Ｃ）は、図７（Ｂ）と同じ図である。
【００５６】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示す広帯域信号処理では、例えば、重み付きランク検出器１３が、上記式（２）において、パラメータｍ及びＮを、それぞれｍ＝２及びＮ＝１と設定した場合である。
【００５７】
図８（Ａ）と図７（Ｃ）とを比較すると、第１の実施形態を用いることによって、従来技術の結果では不明瞭であった画像が、より明瞭になっていることが確認できる。
【００５８】
また、図８（Ｂ）と図８（Ｃ）とを比較すると、図８（Ｂ）の方位番号「２０」、「４０」、「１００」における信号レベルが、図８（Ｃ）のそれらの信号レベルよりも強くなっている。つまり、第１の実施形態による広帯域信号処理結果のほうが、従来技術よりも、疑似信号の認識のしやすさが向上している。
【００５９】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態によれば、重み付きランク検出器を備えることにより、従来では周波数方向の累加処理により、埋もれていた微弱な信号を検出することができる。
【００６０】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明の広帯域信号処理システムの第２の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００６１】
第２の実施形態は、第１の実施形態で説明した、各方位毎に、周波数方向の整相出力を累加した結果を、更に重み付きランク検出器処理を行うものである。
【００６２】
（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
図９は、第２の実施形態の広帯域信号処理装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【００６３】
図９において、第２の実施形態の広帯域信号処理装置１Ｂは、音響センサアレイ１１、整相部１２、重み付きランク検出器１３、帯域累加部１４、累加後重み付きランク検出器２１を少なくとも有して構成される。
【００６４】
第２の実施形態の広帯域信号処理装置１Ｂは、図１に示す第１の実施形態の構成要素に、累加後重み付きランク検出器２１を更に備える。そこで、以下では、累加後重み付きランク検出器２１の構成について詳細に説明し、第１の実施形態ですでに説明した音響センサアレイ１１、整相部１２、重み付きランク検出器１３及び帯域累加部１４の説明については省略する。
【００６５】
帯域累加部１４は、第１の実施形態と同様に、重み付きランク検出器出力を、方位毎に、周波数方向に累加して、方位の関数である周波数方向の累加結果を求める。
【００６６】
累加後重み付きランク検出器２１は、帯域累加部１４から周波数方向の累加結果を受け取り、入力された累加結果に基づいて、重み付きランク検出器処理を行うものである。累加後重み付きランク検出器２１が行う重み付きランク検出器処理の詳細な説明は、動作の項で説明する。
【００６７】
（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
次に、第２の実施形態の広帯域信号処理の動作を、図面を参照しながら説明する。
【００６８】
図１０は、第２の実施形態の広帯域信号処理装置１Ｂにおける広帯域信号処理の動作を示すフローチャートである。
【００６９】
図１０において、整相部１２がセンサ出力に対して整相処理を行い、帯域累加部１４が周波数方向の累加処理を行うまでの処理は、第１の実施形態と同じである（Ｓ１１〜Ｓ１３）。
【００７０】
累加後重み付きランク検出器２１は、帯域累加部１４から周波数方向の累加結果に対して、方位方向の重み付きランク検出器処理を行う（Ｓ２１）。
【００７１】
ここで、累加後重み付きランク検出器２１による処理は、例えば式（３）に従って、ｋ番目方位の周波数方向の累加後出力に対して重み付きランク検出処理を行い、処理結果Ｒｋを求める。
【数３】
0005691753.tif 000004
【００７２】
ここで、Ｕ（ｘ）は、ｘが０以上のときに「１」を、ｘが０より小さいときに「０」を返す関数である。また、Ｘｋはｋ番目方位の周波数方向の累加後出力である。
【００７３】
ｍ’は空きセル数（片側）、Ｎ’は比較セル数（片側）である。ｍ’及びＮ’は、周波数方向の累加後出力の特性に合わせて設定することができる処理パラメータである。ｍ’及びＮ’の設定の方法は、第１の実施形態のｍ及びＮの設定方法と同様である。
【００７４】
図１１は、第２の実施形態による広帯域信号処理の結果を示す図である。図１１（Ａ）は、図７（Ａ）のソーナー疑似背景雑音のみに対して広帯域信号処理を行ったときの結果である。図１１（Ｂ）は、図７（Ａ）に示すソーナー疑似背景雑音に、第１の実施形態と同様の３個の疑似信号を重畳した整相出力の広帯域信号処理の結果である。図１１（Ｃ）は、第１の実施形態の図８（Ｂ）と同様の図である。
【００７５】
図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）において、第２の実施形態の広帯域信号処理では、累加後重み付きランク検出器２１が、上記式（３）において、ｍ’及びＮ’を、それぞれｍ’＝２及びＮ’＝１と設定した場合である。
【００７６】
図１１（Ａ）と図８（Ａ）とを比較すると、第２の実施形態による結果の方が、第１の実施形態の結果よりも、さらに処理結果における信号レベルの強弱の差が強調されている。
【００７７】
また、図１１（Ｂ）及び図１１（Ｃ）における方位番号「２０」。「４０」、「１００」の信号レベルを比べると、図１１（Ｂ）の結果の方が、図１１（Ｃ）の結果よりも更にレベルの強弱がはっきりしているので、疑似信号の存在の認識のしやすさが向上していることがわかる。
【００７８】
（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
以上のように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に構成要素に、累加後重み付きランク検出器を更に備えることにより、より信号レベルの強弱の差を強調することができるので、微弱な信号レベルの信号を、より認識させることができる。
【００７９】
（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明の広帯域信号処理システムの第３の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００８０】
第３の実施形態は、第１の実施形態による処理結果と、第２の実施形態による処理結果とに基づいて、信号レベルの強調調整をするものである。
【００８１】
（Ｃ−１）第３の実施形態及び動作
図１２は、第３の実施形態の広帯域信号処理装置１Ｃの機能的な構成を示すブロック図である図１２において、第３の実施形態の広帯域信号処理装置１Ｃは、整相部１２、重み付きランク検出器１３、帯域累加部１４、累加後重み付きランク検出器２１、強調調整部３１を少なくとも有して構成される。
【００８２】
図１２において、第２の実施形態の構成要素に、強調調整部３１をさらに備えるものである。それ以外の構成要素は、第１及び第２の実施形態で説明した構成要素と同じであり、同一の符号を付している。
【００８３】
強調調整部３１は、帯域累加部１４による周波数方向の累加結果と、累加後重み付きランク検出器２１により求められた累加後重み付きランク検出器出力とを入力するものである。強調調整部３１は、帯域累加部１４からの累加結果と、累加後重み付きランク検出器出力とに対して、それぞれ重みα及び（１−α）を付与した後に加算するものである。
【００８４】
これにより、第１の実施形態による処理結果出力と、第２の実施形態による処理結果出力とに基づいて、信号の強調の程度を調整することができる。
【００８５】
図１３は、第３の実施形態の広帯域信号処理装置１Ｃにおける広帯域信号処理の動作を示すフローチャートである。
【００８６】
図１３において、Ｓ１１〜Ｓ１３及びＳ２１に示す、整相部１２がセンサ出力に対して整相処理を行う処理から、累加後重み付きランク検出器２１が周波数方向の累加後重み追記ランク検出器処理を行うまでの処理は、第１及び第２の実施形態で説明した処理と同じである。
【００８７】
強調調整部３１は、帯域累加部１４からの周波数方向の累加結果を受け取る。また、強調調整部３１は、累加後重み付きランク検出器２１から累加後の重み付きランク検出器出力を受け取る。
【００８８】
強調調整部３１は、上記帯域累加部１４からの累加結果及び累加後重み付きランク検出器出力のそれぞれに対して、重みα及び（１−α）を与える（Ｓ３１及びＳ３２）。
【００８９】
ここで、重みαは、０≦α≦１とする。
【００９０】
例えば、重みα＝１とし、（１−α）＝０とすることで、第１の実施形態による処理結果出力と同じ結果を出力することができる。逆に、重みα＝０として、（１−α）＝１とすることで、第２の実施形態による処理結果出力と同じ結果を出力することができる。
【００９１】
さらに、例えば、α＝（１−α）＝０．５とすることで、第１の実施形態の処理結果出力と、第２の実施形態の処理結果出力とを按分した処理結果を出力することができる。
【００９２】
（Ｄ）他の実施形態
（Ｄ−１）上述した第１〜第３の実施形態で例示した、重み付きランク検出器１３及び累加後重み付きランク検出器２１の重み付きランク検出器処理は、式（２）及び式（３）に限定されるものではない。
【００９３】
例えば、重み付きランク検出器処理の際に付与する重みは、次のように変形してもよい。式（２）では、注目セル出力と比較セル出力との差の絶対値を重みとする場合を示している。
【００９４】
ここで、周波数方向の累加用重み付きランク検出器処理の重みとして、固定値、つまり重みなしの場合を考える。この場合、信号の帯域幅が広いほど周波数方向の累加用重み付きランク検出器処理後の周波数方向の累加の出力が大きくなる。
【００９５】
したがって、周波数方向の累加用重み付きランク検出器処理において、重みなしとすることによって、広帯域信号の検出に適した処理を実施することができる。
【００９６】
これまでの説明では、周波数方向の累加用重み付きランク検出器処理における重みの与え方として、注目セルと比較セルの出力の差の絶対値、または重みなしの場合について述べた。
【００９７】
しかし、重みの与え方としては、これらに限定されるものではなく、注目セルと比較セルの出力の関数として考えることができる。例えば、注目セルの出力をＸｃ、比較セルの出力をＸｒとしたときに、周波数方向の累加用重み付きランク検出器処理における重みを関数ｗ（Ｘｃ、Ｘｒ）と表すとし、式（２）による周波数方向の累加用重み付きランク検出器処理の出力Ｒｊ、ｋを次のように書き直す。
【数４】
0005691753.tif 000005
【００９８】
なお、このような重みの与え方は、累加後重み付きランク検出器２１における、周波数方向の累加後重み付きランク検出器処理についても同様に考えることができる。
【００９９】
（Ｄ−２）次に、式（２）で示された周波数方向の累加用重み付きランク検出器処理における、比較セルの選択方法についての変形例を述べる。
【０１００】
図１４は、比較セルの選択方法の変形実施形態を行う広帯域信号処理装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【０１０１】
図１４に示すように、広帯域信号処理装置１Ｄは、第１の実施形態で説明したように、ある周波数について、方位方向で重み付きランク検出器処理を行う重み付きランク検出器１３に加えて、ある方位について、周波数方向で重み付きランク検出器処理を行う重み付きランク検出器４１と、重み付きランク検出器１３と重み付きランク検出器４１からのいずれかの出力を選択する選択部４２とを更に有する。
【０１０２】
なお、選択部４２は、重み付きランク検出器１３の出力と重み付きランク検出器４１の出力のそれぞれに対して重みを付与し、その後、周波数番号及び方位番号が同じセルの出力を加算したものを出力結果として出力するようにしてもよい。
【０１０３】
式（２）では、注目セルと同じ周波数番号の整相出力を比較セルの対象としている。ここで、注目セルと同じ方位番号の整相出力について、周波数方向の整相出力についても比較セルの対象とする。周波数方向の処理においても、空きセル数及び比較セル数といった処理パラメータを設定する。
【０１０４】
このように、周波数方向についても比較セルを考えた場合、信号の帯域が狭いほど周波数方向の累加用重み付きランク検出器処理後の周波数方向の累加の出力が大きくなる。したがって、周波数方向の累加用重み付きランク検出器処理において、周波数方向についても比較セルを考えることによって、狭帯域信号の検出に適した処理を実施することができる。
【０１０５】
上述の比較セルの選択方法は、注目セルと同じ周波数で方位方向の整相出力及び注目セルと同じ方位で周波数方向の整相出力から選択するものである。ここで、注目セルの周囲の整相出力を比較セルとすれば、周波数方向の累加後の出力において狭帯域信号がさらに強調される。
【０１０６】
（Ｄ−３）上述第１〜第３の実施形態では、整相部からの整相出力に対して、各方位毎に、周波数方向の累加を行う場合を説明した。しかし、各方位毎に、周波数方向の累加を行う際、処理出力のＳＮＲ（信号雑音比）を向上させるために、上記各整相出力にある一定傾斜の周波数特性を付与した後、周波数方向の累加を行う方法にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１Ａ及び１Ｂ…広帯域信号処理装置、
１１…音響センサアレイ、１２…整相部、１３…重み付きランク検出器、
１４…帯域累加部、２１…累加後重み付きランク検出器、３１…強調調整部。
【図１】
0005691753.tif 000006
【図２】
0005691753.tif 000007
【図３】
0005691753.tif 000008
【図４】
0005691753.tif 000009
【図５】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
0005691753.tif 000019